学习任务了解变质作用的方式 学习任务了解变质作用的因素

变质作用的方式是指原岩经过怎样的途径转变成变质岩的。变质作用的方式主要有：重结晶作用、变质结晶作用、交代作用、变质分异作用及变形和碎裂作用等。所有这些变质作用过程基本全都是在固体状态下进行的。

一、重结晶作用

重结晶作用是指原岩中同种矿物在基本保持固态的条件下，通过溶解、组分迁移、再次沉淀结晶、而不形成新矿物相的作用。

重结晶作用能使粒度很细或粒度粗细不均匀的岩石变成粒度相对较粗而较均匀的岩石。这种现象在变质岩中是常见的，如石灰岩中隐晶质的方解石，通过重结晶作用可形成较粗粒的方解石晶体，从而使原岩变成大理岩。另外，重结晶作用使同种矿物颗粒的外形渐趋相似，如石英岩和变粒岩中；石英和长石矿物经过重结晶作用，矿物都成近浑圆状，原碎屑结构被改造而消失。所以较低温条件下重结晶作用总的特点是，同种矿物通过组分溶解和重新沉淀使其粒度不断增大、相对大小逐渐均匀化、颗粒外形变得较规则。

重结晶作用发生的原因是与矿物颗粒表面能有密切的关系。若同种矿物粒度愈小，棱角愈明显，则所具有的表面能愈高，所以在相同温度、压力条件下，这种矿物颗粒稳定性较差，易于被溶解，其相应组分通过迁移可自行聚集成较大的晶体，或在原来较大的颗粒表面继续生长使颗粒愈来愈粗。

影响重结晶强度和速度的因素较多。首先是原岩的成分和组构。原岩的成分愈单一（如碳酸盐岩和硅质岩）、粒度愈细（如黏土结构、粉砂质结构的岩石），愈有利于重结晶的进行；而原岩成分愈复杂和颗粒愈粗的原岩，则不利于重结晶的进行。此外，若原岩中含有极细的碳质、铁质等粉末状杂质时，常会阻碍主要造岩矿物的重结晶。其次，温度、压力及其化学活动性的流体等外部因素，对重结晶过程也有重要的影响。一般认为温度愈高、化学活动性流体含量愈充分、压力愈大，愈有利于重结晶过程的进行。

二、变质结晶作用

变质结晶作用是指在能起变质作用的温度、压力范围内，在原岩基本保持固态条件下，通过一些特定的化学反应（称为变质反应），使原有矿物消失和新矿物形成的过程。由于这种过程大多数涉及岩石中各种组分的重新组合，所以又称为重组合作用。

变质结晶作用的方式主要有以下几种：

（1）最简单的是同质多象变体的转变。如红柱石、蓝晶石、矽线石之间的转变，是在特定的温度、压力条件下，由一种矿物转变为另一种矿物。这种转变虽然不是通过特定的变质反应来实现，但它也是属于变质结晶形成新矿物的范畴。

（2）几种矿物之间进行化学反应及重组合形成新矿物。如方解石和石英反应形成硅灰石，绢云母和绿泥使反应形成黑云母等。

（3）通过脱水反应（或水化作用）、脱碳酸盐化作用（或碳酸盐化作用）、氧化和还原作用形成新矿物。如赤铁矿还原转变成磁铁矿，高岭石脱水转变成红柱石等。

变质结晶作用和重结晶作用是经常伴生的，但两者的控制因素及所涉及的物理化学条件不同，如变质结晶作用形成新矿物相时，首先是受变质反应物理化学平衡条件的控制，它们决定着在特定的温度、压力条件下，哪些矿物能稳定存在，哪些矿物不稳定而将转变成其他的新矿物等。另一方面这种转变能否真正实现，新矿物相能否大量形成，还和控制变质反应速度的许多因素有关。而重结晶作用除了与原岩成分及结构有关外，温度是其主要的控制因素。

三、变质分异作用

矿物成分及结构、构造都比较均匀的岩石，在不发生重熔交代作用的情况下，形成矿物成分和结构、构造不均匀的变质岩的变质作用，称为变质分异作用。如某些低级变质的绿片岩，常出现的石英结核或透镜体，许多结晶片岩，常出现的石榴子石、红柱石、蓝晶石等变斑晶，某些角闪质岩石，出现以角闪石为主的暗色矿物和以长英质浅色矿物为主呈条带状互层的现象等，往往都是变质分异作用的结果。

关于变质分异作用发生的原因，一般认为是在一定的物理化学条件下，原岩本身的某些组分在间隙溶液中经扩散、迁移和不均匀聚集的结果。在此过程中，组分没有从外系统的带入或带出现象，所以变质分异作用不同于交代作用。引起各种组分向不同部位或以不同的速度迁移的原因，除了与温度、压力等外部因素有关外，还和被迁移元素的离子大小、电价及它们在间隙溶液中的相对浓度有关。

最后还应指出，由变质分异作用形成的岩石特征，常常与交代作用及重熔作用所产生的岩石特征相似，一般难以区分。尤其是在一些变质程度较深的岩石中更是如此。例如某些条带状片麻岩中层状长英质脉体，其成因究竟是变质分异作用形成，还是重熔或交代作用的产物，一直是长期争论的问题，至今仍不十分明确。

四、交代作用

岩石的物质组分发生带出和带入的复杂置换过程，称为交代作用。目前对交代作用概念的理解应强调如下要点：

（1）交代作用过程中，必须有一定数量的组分从外部带入岩石中，并在其中富集，另一些组分则被带出，结果使岩石总化学成分发生不同程度的改变。

（2）交代作用过程中，岩石原有矿物的分解和新矿物的形成基本是同时的，是一种物质逐渐置换的过程。

（3）交代作用过程中，岩石基本保持固态（刚性或塑性），但少量流体相存在是十分必要的。根据质量作用定律，只有带入的物质在溶液中保持一定的离子浓度的情况下，才能发生交代作用。

（4）交代作用过程中，岩石总体积基本不变，因此，在被交代后的岩石中往往保存有原岩的组构。

（5）交代作用是一种复杂的成岩和成矿作用，可在不同地质条件下发生，它在自然界分布很广。

根据物质组分迁移方式的不同，可将交代作用分为两种类型。①渗透交代作用，岩石中的物质组分通过孔隙及裂隙中的溶液进行移动，而溶液的移动主要决定于压力差，即由压力大的地方向压力小的地方移动。这种交代作用的规模较大，因此具有十分重要的意义。②扩散交代作用，岩石中的物质组分通过停滞在孔隙中的溶液扩散而移动（溶液本身不发生流动）。组分的移动主要决定于溶液的浓度差，即由浓度高的地方向浓度降低的方向移动。这种交代作用规模较小，一般仅分布在岩脉或矿脉两侧或岩体的周围。

交代作用在变质岩形成中起着重要作用，它不仅可以改变原岩的化学成分及矿物成分，同时还可以形成各种交代结构及构造。

五、变形和碎裂作用

应力施加于岩石，当应变很小时，岩石显示弹性行为，这表明应变在应力施加时立即发生，应力撤销时，岩石立即恢复至原先未变形状态。而当应变增加至超越弹性极限时，岩石就会产生永久变形。此时视环境条件不同有不同的变形行为，在近地表低温低压和较高应变速率条件下，岩石显示脆性行为，永久变形机制为脆性变形，表现为岩石沿裂缝破裂，产生碎裂和断裂。随着应力强度的增大，破裂程度不断增加，一般先破碎成角砾状，继而是粗粒状，最后被碾成粉末状。而在地下高温高压，特别是当应变速率低时，岩石显示塑性行为，岩石永久变形主要由于塑性流动产生，导致矿物畸变和褶皱而没有破裂。这时的韧性变形主要是通过岩石内部组分的差异性运动来实现的，其中包括岩石组成物质沿一定的构造面滑动，矿物内部晶格滑动、晶体颗粒间的相对运动以及垂直压应力方向的重结晶作用等。韧性变形的结果，主要是使片状、柱状矿物呈定向排列，粒状矿物颗粒拉长，从而形成各种类型的结晶片理。由于大的围限压力会增加颗粒间摩擦阻力和无孔隙岩石内部破裂而要求扩容（体积增大），所以脆性变形局限于近地表低压环境。但脆性与塑性之间并没有绝对界线，二者是过渡的。在过渡区，岩石的变形行为既有脆性特征、又有塑性特征，永久变形由于碎裂流动而产生。变形岩石宏观上整体保持连续性，显塑性变形特征；而微观上则被许多裂隙分割。显脆性变形特征。

学习任务了解变质作用期次及变质带的划分~

一、变质作用的期次划分
在变质岩地区研究工作中，划分变质作用期次是非常重要但又是十分困难的工作，其结论常常是在研究工作的最后才能得出，但又应在研究工作的开始和研究工作的过程中，给予足够的重视，因为这是变质地区研究工作中根本性的重要问题。划分变质作用期次时，应注意的标志主要有：
（1）两套变质地层（岩系）之间，为不整合接触，或有地层缺失，同时，两者在变质作用类型、变质相和变质相系、混合岩化和花岗岩浆作用的特点等方面，也不相同。
（2）两套变质地层（岩系）不仅呈不整合接触关系，同时，在上覆地层的底砾岩中，有下伏变质地层的砾石（包括各种变质岩、混合岩及花岗质岩石的砾石）。
（3）两套变质地层（岩系）之间的上述标志不明显或者尚未研究清楚时，可依据下列综合标志来确定期次：①两套变质地层（岩系）在原岩建造、变质作用类型、变质相及变质相系特点上，具有明显不同的特点，那么，这两套变质地层（岩系）可能分属两个不同变质时期形成。但这不是确定变质期的充分条件，因为这种情况，也可能是由同时异相而引起的变质双带现象。②两套变质地层（岩系）在构造特征（如展布方向、褶皱形态等）或片理方向上明显不同，且在下伏变质地层中，见有两种构造形式或片理方向叠加现象。③两套变质地层（岩系）在混合岩化特征及花岗质岩石的发育情况上，有明显的不同。④两套变质地层（岩系）中的一套地层中，出现有代表一个地壳旋回结束标志的基性岩墙群，而这种岩墙群，在另一套地层中却没有发现。
（4）两套变质地层（岩系），具有可靠的明显不同的变质年龄资料。
变质作用期次划分是变质地区研究的基本问题，难度很大，必须从野外到室内各项实验研究综合的基础上来完成。
二、变质带的划分
在变质岩地区，由于岩石变质时物理化学条件的变化，往往可以发现各种不同成分和结构构造的变质岩在空间上呈明显分带，通常称为变质带。这种变质带代表了变质作用强度的变化，同一带中的变质岩形成于相同的压力-温度区间，属于等物理系列。每个变质带通常是以首次出现的特征变质矿物或矿物组合来进行命名的。
（一）深度带
（1）浅带：温度较低或中等，静压力低，应力较强但不均匀（有时不存在）。这一带内通过机械变形和化学反应主要形成含水的硅酸盐，典型矿物包括绢云母、绿泥石、硬绿泥石、蛇纹石、滑石、阳起石、绿帘石、钠长石、蓝闪石、锰铝榴石、方解石、白云母和菱铁矿等。
（2）中带：温度和压力都较浅带高，应力通常很强，但有时不存在，变质方式主要是变质结晶和重结晶作用。中带的典型矿物有黑云母、白云母、十字石、蓝晶石、直闪石、镁铁闪石、阳起石、普通角闪石、碱性角闪石、绿帘石、黝帘石、酸性斜长石、铁铝榴石、方解石等。有时可有少量浅带或深带的矿物与之共生。
（3）深带：温度高，静压力通常很大，应力比其他两个带较弱或不存在，变质作用方式以长时间持续的变质结晶和重结晶为主，通常不伴随变形作用。此带的典型矿物有黑云母、钾长石、矽线石、橄榄石、钙铁辉石、绿辉石、普通角闪石、碱性角闪石、钠辉石、硬玉、堇青石、石榴子石、蓝晶石、基性斜长石、符山石、方柱石、硅镁石、方解石和方镁石等。
（二）递增变质带
因为变质岩的矿物成分决定于原岩的化学成分和变质当时的物化条件，所以在一个变质岩地区内，化学成分相似的岩石中矿物成分在空间上的变化，能够反映变质时温压条件的相应变化。利用等化学系列变质岩中新矿物相的开始出现来划分的变质强度带称为递增变质带（渐近变质带）。变质带之间的界线称为等变线。变质带通常根据泥质岩和基性岩中某些矿物的首次出现进行划分。
（1）中压区域变质作用下泥质岩的递增变质带：巴洛和蒂利等人对英国北部苏格兰高地的早古生代达尔累丁片岩进行了研究，它们以泥质片岩中随变质作用增强时，每一种新变质矿物的首次出现为标志划分出下列6个变质带。
——绿泥石带：以绿泥石＋绢云母＋石英＋钠长石为标志。
——黑云母带：以红棕色黑云母出现为特征。
——铁铝榴石带（石榴子石带）：以铁铝榴石的出现为特征，它和黑云母、白云母、石英及更长石共生。
——十字石带：以十字石出现为特征。
——蓝晶石带：以蓝晶石出现为特征。
——矽线石带：以矽线石首次出现和蓝晶石消失为标志。
每一个带的矿物组合都在前一个带的基础上，通过特定变质反应所形成。上述分带在世界各地的泥质片岩中基本都得到了证实，通常称为巴洛式变质带。
（2）中压区域变质作用下基性变质岩中的递增变质带：基性、中性火山岩和火山碎屑岩分布较广，它们的矿物组合随温度变化的灵敏性不如泥质岩石，变质带的特点也不相同，可划分出以下几个变质带。
——钠长石-绿泥石带：典型矿物组合是钠长石＋绿帘石＋绿泥石。
——钠长石-阳起石带：典型矿物组合是钠长石＋阳起石＋绿帘石＋绿泥石＋石英＋方解石＋黑云母。阳起石开始出现是进入该带的标志。
——钠长石-普通角闪石带：典型矿物组合为钠长石＋普通角闪石＋绿帘石。蓝绿色普通角闪石开始出现是进入该带的标志。
——斜长石-普通角闪石带：典型矿物组合是斜长石＋普通角闪石＋铁铝榴石或透辉石，有时也含黑云母。斜长石（An＞17～20）开始出现是进入该带的标志。
——斜长石-辉石带（二辉石带）：典型矿物组合是斜方辉石＋单斜辉石＋中基性斜长石。进入该带的标志是基性变质岩中斜方辉石的开始出现。
除上述两类变质岩外，碳酸盐岩的递增变质带如下：
碳酸盐岩石中分布最广的是硅质白云质石灰岩，它对温度的升高比较灵敏，一般情况下变质矿物出现的顺序是：滑石、透闪石、透辉石、硅灰石；在某些硅不足的岩石中可出现镁橄榄石；如原岩含黏土质时，低温常出现绿帘石和白云母，温度较高则可出现钙铝榴石、符山石、普通角闪石、方柱石、斜长石、钾长石及金云母等矿物。
各种原岩划分的变质带大致对比如表3-10-1。

表3-10-1 按标志矿物首次出现而划分的区域变质带对比表

（三）变质反应级
变质带、变质反应级都是建立在标志矿物上，是根据等化学系列岩石中新变质矿物的开始出现来划分的。但是，任何一种矿物都是不同变质反应的产物，且同种矿物可以通过不同的变质反应产生，形成不同的共生组合，其形成时的温度压力也必然不同。例如：在泥质变质岩中，铁铝榴石的形成，既可以由绿泥石和石英的变质反应形成，此时，铁铝榴石可与黑云母或白云母共生，代表了较低的变质条件；又可以由白云母、石英及黑云母的变质反应形成，此时，铁铝榴石可与钾长石共生，代表了较高的变质条件。因此，只根据单一矿物划分出来的变质带，有可能是由不同变质反应形成的，代表了不同的变质条件；如果考虑到影响变质反应的因素，除温度外，还有压力，两者都是强度因素，而且两者之间又是互为变量的，那么，某一“标志矿物”的出现，只是代表了某一特定的变质反应，而不能代表其他；如果进一步考虑到在不同地区，温度-压力梯度可能不同，也会影响变质反应，其结果可以出现不同的矿物分带现象，所以在不同的变质地区之间，也不是所有的变质反应都是能互相对比的。
基于上述考虑，变质级是温克勒（H.G.F.Winklel，1976）根据野外观察和有关变质反应资料，提出了变质反应级的概念，并提出了可以应用14个特定的变质反应，建立了等反应级的概念，其基本概念是：等变质反应级就是建立在特定变质反应基础上的等变质级，即以变质矿物的空间变化及其所代表的变质反应来划分变质带。代表同一变质反应开始出现的地点的连线，称为等变质反应级，根据变质反应级（带）的概念，温克勒选择了14个特征变质反应作为变质岩区分带的标志（图3-10-1），在选择这14个反应时，参考的都是较常见的变质反应；这些反应都已有大量的实验资料，反映其温压等物化条件较明确；而且所涉及的矿物，要易于通过一般的岩矿鉴定方法加以区别并尽可能包括较多的原岩类型。温克勒根据常见岩石中的特定变质反应把变质作用的温压范围划分为如下几个变质级：
（1）极低级：只在基性变质岩中才能显示出来，特征是变质基性岩中出现浊沸石、斜钙沸石、硬柱石、葡萄石、绿纤石等矿物，其温度范围为200～400℃。
（2）低级：相当苏格兰高地的绿泥石、黑云母和石榴子石这三个带。温度下限为350～400℃，上限为500～550℃。它和极低级之间的临界反应是图3-10-1 中的反应①②和③，相应的矿物变化是绿纤石、硬柱石等消失，代之以黝帘石、绿泥石和阳起石等。
（3）中级：相对于苏格兰高地的十字石和蓝晶石带，温度范围在550～650℃之间，它和低级之间的临界反应是图3-10-1中的反应⑥。以十字石＋白云母＋石英组合出现，而绿泥石消失为特征。低压时出现堇青石。变质基性岩中以普通角闪石＋斜长石（An＝17）出现为特征，由于其成分复杂，反应的温压范围可能较宽，推测在500℃左右，但缺乏实验资料。

图3-10-1 一些重要的变质反应曲线的温压范围

（据H.G.F.Winkler，1976）
（4）高级：相当于苏格兰高地的矽线石带，温度一般在600～650℃以上，它和中级之间的界线：低压时（0.35GPa），为图3-10-1中的反应���。压力较高时，则表现为花岗质岩石的重熔，其最低重熔曲线可作为界线。
温克勒用图3-10-2所示表示4个变质级在P-T图解上的分区。由图上可以看出，虽然温克勒用变质反应级代替了原来的变质相和变质带，仅根据特定变质反应划分的4个变质级和有些变质相、变质带的界线相近。变质反应级及以其为基础的变质级划分，是变质地区变质作用强度带研究的一大发展，因所选的变质反应都有较可行的实验数据，这就为把变质作用强度带研究和变质作用温压条件的确定，从定性阶段引向定量阶段开辟了途径，在理论和实践的结合上向前发展了一大步。

图3-10-2 不同变质级的P-T 图解

（据H.G.F.Winkler，1976）

地壳中已有岩石的变质原因，从根本上讲是与地壳运动、岩浆活动等内动力地质作用有关，而在发生内动力地质作用的过程中，又必然要引起地质体周围温度、压力及具有化学活动性流体等物理化学条件的变化。因此，温度、压力以及具有化学活动性流体，是变质岩矿物组合、组构发生变化的直接因素。这些因素的变化，可以较为确切地描述出不同地质环境的特点。
一、温度
温度的改变是引起岩石变质的重要因素之一，大部分的变质作用都是在温度升高的情况下发生的。温度升高对原岩产生的影响概括起来有三个方面。
（1）温度升高使岩石发生重结晶，使原岩中的矿物颗粒由细变粗。如隐晶质石灰岩，由于温度升高，其中隐晶质的方解石经重结晶而形成粗粒的晶体，使石灰岩变成大理岩。
（2）温度升高使岩石中化学元素的活动性增加，促使矿物之间发生化学反应（变质反应），各种组分重新组合形成新矿物。例如硅质灰岩在接触变质作用下（470℃，105Pa）将形成硅灰石大理岩。这一变质反应说明，温度升高导致了新矿物相的形成，同时也说明了高温变质矿物的出现引起新岩石的形成。
（3）在某种情况下，温度继续升高（超过800～900℃），还可使原岩在变质结晶的基础上进一步发生选择性重熔，使其中长英质低熔组分呈液相出现，从而导致混合岩化作用。
变质作用最低温度是由成岩作用向变质作用的转化记录。其与许多因素，如压力（深度）、流体相的有无、流体相的成分、岩石受温度支配的时间长短等有关，通常为150～250℃。一般以浊沸石、蓝闪石、硬柱石、钠云母或叶蜡石的首次出现来表征变质作用的开始。变质作用高温限由变质作用与岩浆作用的转化限定。由于不同原岩熔融的起始温度不一样，压力和流体相的不同也会影响熔融的温度，所以没有一条截然的界限，一般认为在650～1100℃之间。
二、变质作用中热的来源
关于变质作用中热的来源，一般认为有如下几方面：
（1）地热增温：一般下降至地壳深处的岩石发生变质都与地热增温有关。深度愈大，温度愈高。一般情况为每加深100 m上升3℃。这样引起的热状态改变的范围可能很大，但温度一般并不高，往往造成较低级的变质作用。
（2）上地幔热流的运动：这是区域变质作用热能的主要来源。据研究，前寒武纪早期和中期地壳普遍较薄，而且从深部上升的热流值比较高，因此，大部分前寒武纪地层分布地区均发生了区域变质作用。古生代以后热流值较高的地区，仅限于地壳的活动带（造山带或断裂带），所以，区域变质带也只限于这些地区，而近代热流值很高的地区只限于一些岛弧和大洋中脊附近，因此，这些地区正发生着洋底变质作用。
（3）放射性元素衰变产生的热能：地壳中放射性元素的总含量在百万分之一以上，在自然衰变过程中所产生和积累的热能相当可观，是区域变质作用的热能之一。
（4）岩浆热：一般指围岩与侵入体接触所引起的变质作用，其热源来自岩浆热。近年来，有人认为大规模的区域变质作用也是受岩浆热的影响而引起的。岩浆热的高低显然与距侵入体的远近有关，并依次形成高温、中温、低温变质矿物或矿床。
（5）摩擦热：一般指在强烈错动带上发生的摩擦热，这可导致矿物重结晶，在极少数情况下则使岩石发生局部熔化，但摩擦热的影响范围较小。
三、压力
岩石的变质作用通常是在一定的压力条件下进行的，所以压力也是控制变质作用的重要物理因素。压力的标准国际单位为Pa（帕斯卡）、MPa（106Pa）和GPa（109Pa）。地质上也常用 bar（巴）和 kbar（千巴）。它们之间的关系为：1bar ＝105Pa，1kbar ＝0.1 GPa。压力按其性质和所起的作用可分为三类。
（一）负荷压力（静压力）
负荷压力是指岩石在地壳一定深度时所承受上覆岩层的重力，通常以Pl表示，其数值随深度的增加而增加，而近于上覆岩层的重量。在距地表0～40 km范围内（根据岩石的平均密度计算），每增深1km，负荷压力增大0.0275GPa。通常当变质作用的压力为0.11～0.33 GPa时称为低压；压力为0.33～0.5 GPa时称为中压；压力大于0.5 GPa时称为高压。
负荷压力在变质作用中的影响有以下几个方面：
（1）原岩在负荷压力作用下，有利于形成分子体积较小、密度较大的新矿物。例如：密度为3.1g/cm3的红柱石，当压力增大后将变成密度为3.6g/cm3的同质异象蓝晶石；辉长岩中的钙长石和镁橄榄石，在大的静压力环境下，可反应形成分子体积小、密度大的石榴子石。
（2）负荷压力增大会推迟变质反应的进行和引起反应温度的增高。如在方解石和石英形成硅灰石的变质反应中，当负荷压力为1×105Pa时，温度达到470℃时开始出现硅灰石；若负荷压力增大到5000×105Pa时，则硅灰石的形成温度上升到800℃。
（二）流体压力
在岩层发生变质作用过程中，除负荷压力外，还有由于岩层内部有H2O、CO2等挥发分所具有的内压，这种由于挥发分产生的压力称为流体压力，以Pf表示其中各组分的分压则分别表示为 等，即Pf＝ ＋…。
在地壳深部，由于岩层中构造裂隙不发育，固体岩石所承受的压力能全部传导给流体相（Pl＝Pf）它们都决定于上覆岩层的重力，亦即决定于深度，此时Pf不是决定物化平衡的独立因素。在地壳浅部，岩层小裂隙发育，因此流体相和地表连通，不呈密闭状态，此时其压力Pf等于相应深度该流体相的重力，而不等于上覆岩层的重力，由于流体相的密度都小于岩层密度，所以此时Pf＜Pl；在高温变质条件下，由于消耗了一部分流体相，也可能出现Pf＜Pl的情况。这些情况下二者成独立因素，对变质反应的平衡都起控制作用，非常有利于对流体相反应的进行，使反应的平衡温度降低。例如，Wall 和 Essene（1972）计算了叶蜡石分解反映：

岩石鉴定

当 分别为1.0，0.5，0.1时，在温压图（图3-1-1）上可以看出，随Pf的降低，同一反应的平衡温度会降低。

岩石鉴定


岩石鉴定

（转引自游振东等，1991）
在侵入体附近，由于岩浆结晶过程析出流体相也可出现Pf＞Pl的构造超压情况，此时，一般不利于对流体反应的进行，会使反应的平衡温度升高。
（三）定向压力（应力）
定向压力主要是指由构造运动或岩浆活动所引起的侧向挤压力。在一个地区它们的出现常具有阶段性，其强度在空间上也变化很大，且只对固态岩层起作用。一般应力在地壳浅部较强，在深部较弱。其作用主要有：
（1）定向压力可以使岩层遭到破坏，形成褶皱和断裂，形成特征的结构、构造，如劈理结构、碎裂结构、糜棱结构等。
（2）使矿物晶体的内部构造发生形变，如石英产生波状消光、方解石产生活动双晶、云母等片状矿物产生扭折等（图3-1-2）。
（3）定向压力对区域变质岩的结晶片理的形成起着重要作用。当定向压力与温度联合作用于某些富含挥发分的岩石时，不产生碎裂构造，而能局部溶解、再结晶形成片理构造，片状矿物则沿片理平行排列，如云母片岩、绿泥石片岩等。当定向压力作用于岩石后，在挤压方向上矿物的熔点降低，溶解度增大，可有局部溶解作用产生，溶解的物质在垂直于挤压方向上，重新沉淀结晶，平行于片理方向排列的具有拉长压扁现象的石英就是这样产生的。

图3-1-2 矿物受应力作用后的特征

（转引自刘作程，1992）
A.石英的波状消光；B.破碎石榴子石被叶理所环绕；C.压力镶边环绕黄铁矿（围绕黄铁矿的压力影）；D.扭折的黑云母；E.破碎的石榴子石；F.具变形双晶的斜长石；G.石榴子石具沿叶理的绿泥石外壳；H.大的角闪石晶体被破坏成小的晶体聚集体（碎斑结构）
（4）定向压力还可以促进岩石中粒间流体化学活动性的增加，从而加速变质反应和重结晶的速度，特别在低温变质条件下，这种影响尤为明显。
必须指出，定向压力是引起岩石变形的重要因素，但它不是变质反应的物化平衡条件，即不是形成变质矿物的必要条件。
四、具有化学活动性的流体
具有化学活动性的流体，主要是指岩石中沿裂隙或孔隙中循环的气态或液态物质，其中主要成分是H2O和CO2，其次是O2、F2、B、Cl2等挥发分。在岩石变质过程中，主要是H2O和CO2起重要作用。
（1）在变质反应中具有化学活动性的流体起催化剂的作用，加速了矿物之间反应的进行。这种作用可通过人工合成镁橄榄石实验得到证明，如：
2MgO＋SiO2→Mg2SiO4
上述反应，若在干燥的条件下进行，当温度达1000℃时，4天内只能形成26%的镁橄榄石；而要在有水参与的情况下，只需在450℃下几分钟内，反应就可全部完成。
（2）这些流体可直接参与变质反应，成为控制变质矿物组合的重要因素。岩石变质时，经常发生的脱水、水化、碳酸盐化及脱碳酸盐化等作用，其中H2O和CO2等作为一种组分直接参与反应，并控制变质反应的方向。例如，组成千枚岩的绢云母和绿泥石，当温度升高时发生脱水反应而形成黑云母；反之，若温度降低，黑云母可水化分解重新生成绿泥石和绢云母，即：黑云母＋H2O→绢云母＋绿泥石。
（3）具有化学活动性的流体是物质组分迁移的媒介物，通过它们可将某些组分从外部带入岩石中，或将岩石中的某些组分溶解带出，从而发生交代作用，改变原岩的化学成分。例如：超基性岩中镁橄榄石在含SiO2水溶液的作用下，可被交代形成蛇纹石。
（4）以水为主的化学活动性流体，在重熔作用中，可降低岩石的熔点。实验证明，水的存在可以降低花岗质岩石低熔组分的熔点。因此在混合岩化作用中，它们可以加速重熔作用的进行。
在化学活动性流体中，人们也越来越重视氧的作用，因为氧数量的多少，对变质矿物组合有很大的影响。当氧大量存在时，岩石中的铁多数呈Fe3＋进入磁铁矿、赤铁矿等矿物中。从而使铁镁矿物中铁的含量降低，镁的含量相对增高。
在上述变质因素中，在一般情况下，温度总是最主要的因素，因为它不仅是控制变质反应平衡的热力学参数，而且也是促进变质反应实现的化学动力学因素。负荷压力和流体压力是影响物化平衡的独立因素，在某种情况下，它们对变质岩的矿物组合也起着决定性的作用。定向压力虽不是决定变质矿物共生组合的物化平衡因素，但对岩石的组构变化及变质反应速度和规模等都有重要的影响。具有化学活动性流体的性质、成分及浓度对变质作用进程影响也较大，但温度和压力等条件又是使它们具有较大活动性的必要条件。
此外，时间作为变质反应的影响因素，近年来越来越受到人们的重视。变质作用时间因素通常从两个角度理解：一是变质作用发生的地质时代，即不同时代变质作用的特点不同，这是由地球发展的方向性和不可逆性决定的；二是一次变质作用自始至终所经历的时间，不同时间变质作用的特点不同。即变质作用是一个动态过程。岩石在变质作用过程中，变质条件不是静止不变的，而是随着时间（t）的变化而不断改变。England 和Thompson（1984）提出了PTt轨迹概念：岩石在变质作用过程中，温压条件随时间（t）的变化而变化的历程。

实习五 主要变质岩的观察与描述
答：1) 特征变质矿物: 如红柱石、蛇纹石、矽线石、蓝闪石等。2) 贯通矿物: 如石英、方解石等。与沉积岩和岩浆岩相比，变质岩中出现了一些可以反映变质作用环境的指示矿物———变质矿物。如红柱石是低温压、低-中温富铝泥质变质岩指示矿物; 硬绿泥石是低温含铁镁富铝泥质变质岩指示矿物。通过实习应掌握...

其他类型的变质作用
答：叠加变质作用可属于一个变质事件中不同演化阶段的产物。小结 介绍了变质作用类型、影响因素、作用方式及变质岩的结构构造等特征。复习思考题 1.什么是变质作用及变质岩？变质作用与岩浆作用、风化作用有什么区别？2.变质作用的因素有哪些？它们在变质作用中对原岩产生哪些影响？3.变质作用的方式有哪些？各具...

变质作用因素
答：地壳中已存在岩石发生变质作用的原因,从根本上讲,是与其所处的大地构造位置和特定的构造-热事件相联系。但从物理化学角度来看,引起岩石中矿物和结构构造变化的直接原因则是各种地质作用所导致的温度变化,压力增减,定向力出现和具化学活动性的流体的作用等。它们是变质和变形作用的物理和化学控制因素,文献中习惯简称为变...

变质作用P-T-t轨迹
答：近20多年来造山带变质岩石的研究和变质作用热模拟表明,变质作用是一个动态过程。岩石在变质作用过程中,P-T-x条件不是静止不变的,而是随着时间(t)的变化而不断改变着。所谓P-T-t轨迹(P-T-t path)就是“岩石在变质作用过程中P-T条件随时间(t)的变化而变化的历程(course)或在P-T图解中表示该历程的曲线”...

沿断面基底的变质作用和构造层
答：一次强烈的地壳构造运动势必造成所涉及范围内的区域褶皱构造变形和相应的变质作用,并组成代表相应构造阶级的构造层。 人们习惯于把最近一次强烈构造运动引起的区域变质作用和岩浆作用形成的变质岩层和岩浆侵入岩的整体当作为基底。 把变质作用深的作为结晶基底,把变质作用相对浅的作为褶皱基底。 如果同一地区在...

实验七 区域变质岩、混合岩观察与描述
答：(4)掌握区域变质岩和混合岩主要岩石类型的岩性特征及分类命名原则。二、实习内容 (一)变质岩结构构造的观察和描述 1.变质岩结构的观察内容 变余结构保留了原岩的一些外貌特点，而成分上则主要为特征变质矿物的特点。变晶结构原岩中的细粒矿物，经变质作用后，颗粒变大，形成新的矿物晶体。纤维变晶结构原...

工程地质实习报告
答：按变质作用方式分别进行描述。 六、外动力地质作用 1.风化作用 风化作用的类型、方式、产物及特征。 2.河流地质作用 描述河流的侵蚀作用、搬运作用和沉积作用特征。 3.海洋地质作用 描述海洋的侵蚀作用、搬运作用和沉积作用,三角洲的形成及沉积特征 4.内动力地质作用与外动力地质作用的关系 内动力地质作用与外动力地...

变质作用与风化作用的概念有什么区别?
答：其特点是大小混杂，层次不清，岩屑成分与原岩基本相同。 化学风化作用是指在大气、水和水溶液的作用下岩石发生的化学分解过程，化学风化作用的方式主要是氧化作用、碳酸作用及其它化学风化作用。变质作用是各种岩石（沉积岩、岩浆岩和变质岩）基本上在固态在受到内动力地质作用，发生矿物成分和结构、构造的...

变质岩的观察与描述方法
答：变形性质、交切关系、期次等）的重要证据真实地表现在图像中。图示要素也应当标注齐全。6.综合分析 在综合描述的基础上，还应列出变质矿物共生组合、矿物世代、取代或转变关系，简要叙述出有关恢复原岩性质及类型，判断变质作用类型及变质程度的依据和分析意见，为后续的综合研究提供基础资料和基本认识。

实验七 区域变质岩、混合岩观察与描述
答：◎变余结构:保留了原岩的一些外貌特点,而成分上则主要为特征变质矿物的特点。 ◎变晶结构:原岩中的细粒矿物,经变质作用后,颗粒变大,形成新的矿物晶体。 ◎纤维变晶结构:原岩中的矿物,经变质作用后形成纤维状、长柱状、针状矿物。 ◎鳞片变晶结构:原岩中的矿物,经变质作用后形成片状、鳞片状矿物。 ◎斑状变...